在音頻合成技術(shù)實(shí)踐中,作曲家們力圖尋求比加法合成、減法合成更有效率的多種手段,一些合成技術(shù)經(jīng)過(guò)發(fā)展改進(jìn),逐漸成熟,并成為音頻合成技術(shù)中經(jīng)較重要的技術(shù)手段,這些技術(shù)被稱(chēng)作變形合成(Distortion Synthesie)或非線(xiàn)性合成(Nonlinear Synthesis),其具體技術(shù)包括聲音調制技術(shù)、非線(xiàn)性波塑形(Nonlinear Waveshaping)和離散加法法公式(Discrete Summation Formulas)等技術(shù)。
所謂聲音調制(Modulation),就是通過(guò)一個(gè)聲信號的振幅、頻率和相位來(lái)修飾(調制)另一個(gè)聲信號的振幅、頻率和相位。被調制信號稱(chēng)作載波體(或叫做載波器,Carrier),調制信號叫做調制體(或叫做調制器Modulator)。
聲音調制技術(shù)在廣播電臺聲音傳播中很早就得以應用。而在計算機音樂(lè )聲音合成技術(shù)中,它人作為一種不可或缺的技術(shù)手段起著(zhù)極為重要的作用。聲音調制技術(shù)主要包括振幅調制、頻率調制兩種。下面我們首先介紹振幅調制。
聲音的振幅調制,就是通過(guò)一個(gè)聲信號的振幅來(lái)修飾另一個(gè)聲音信號的振幅。振幅調制同樣包括兩個(gè)方面:載波體(Carrier)與調制體(Modulator),載波體提供了整個(gè)系統運作的基本頻率,調制體本身則以另一種頻譜內容與載波體相互作用。
振幅調制技術(shù)大致有三種:傳統振幅調制(Classical)、環(huán)行調制和單邊頻調制(Single-Sideband)。般振幅調制(AM)更多是指第一種調制手段。而單邊頻調制在計算機中應用非常少。
在傳統振幅調制(AM)中,載波體振蕩器帶有一個(gè)穩定的載波頻率fc(carierfrequency),調制體振蕩器帶有一個(gè)調制頻率fm(modulation frequency),如果調制信號是一個(gè)低頻,那么,我們還可聽(tīng)到類(lèi)似顫音的聲音,這種情況一般出現在調制頻率低于25hz的情況下。低頻調制是產(chǎn)生有意思的聲音效果的簡(jiǎn)便方式,不過(guò),要想制作出真正復雜的聲音,我們通常還是更傾心于高頻調制。
怎樣利用振幅調制來(lái)建構一個(gè)計算機音樂(lè )中的聲音合成Instrument.圖中兩個(gè)橢圓形稱(chēng)作單位發(fā)生器(Unit Generators),它是一些類(lèi)似振蕩器、混合器、濾波器、包絡(luò )發(fā)生器等軟件程序設計,一般都有輸入和輸出,用來(lái)生成或改變數字信號。
兩個(gè)振蕩器,即調制振蕩器和載波振蕩器,調制體影響載波體的振幅。調制體和載波體都是帶有頻率、振幅和波形的周期或近似周期的振蕩器。
在這個(gè)例子中,每個(gè)振蕩器的波形都是正弦曲線(xiàn)。調制振蕩器的振幅與未調制前的載波振蕩器振幅有一種比例關(guān)系,這種比例用可變的M來(lái)表示,叫做調制指數。當調掉指數(M)等于0時(shí),表示沒(méi)有調制,載波振蕩器產(chǎn)生一個(gè)不變的正弦曲線(xiàn)振幅(AMP),當調制指數(M)大于0時(shí),載波體會(huì )帶有一個(gè)正弦曲線(xiàn)的包絡(luò )變化。
我們可以總結:1、調制體的頻率影響載波體振幅的變化速率(Rate)。2、調制體的振幅影響載波體振幅的變化深度。3、調制體的波形(或單色)影響載波體振幅的波形變化。
根據調制體的調制指數變化,調制指數又有兩極(Dipolar,包括正負兩極)和單數(Unipolar,只有正極)之分。圖12-3顯示了兩極、單極調制指數的區別。
當調制指數m等于1時(shí),調制振蕩器的振幅與未調制的載波振蕩器的振幅持平,這時(shí),就會(huì )發(fā)生100%的調制。
振幅調制也可以理解為利用兩個(gè)不同區域頻率做相加與相減的計算。當載波和調制波形都是正弦曲線(xiàn)時(shí),AM振幅調制信號的頻率會(huì )含有三種頻率能量(Energy):載波頻fc,和兩個(gè)邊頻(Sideband)——從fc+fm與fc-fm中獲得的邊頻,在載波頻上的振幅不會(huì )隨著(zhù)調制指數而變化。但每一個(gè)邊頻的振幅,只是載波振幅的一半,表明這種調制過(guò)程將上下邊頻之間的能量均等分開(kāi)。
載波體為正弦波1000Hz,調制體為正弦波750Hz,所輸出的頻率應分別是250Hz、1000Hz、1750Hz.可以看出,邊頻的振幅只有載波體振幅的一半。
顯然,調制體本身所負載的頻率并沒(méi)有在調制后所輸出的聲音中出現。如若載波體負載著(zhù)一個(gè)正弦波頻率,調制體負載一個(gè)非正弦波頻率(即含有兩個(gè)以上泛音結構),那么,調制體的非正弦波結構內的每個(gè)泛音應視為獨立的調制個(gè)體,每個(gè)泛音都可以調制發(fā)音體負載的聲音。
振幅調制,輸入的載波體是一個(gè)正弦波,調制體是一個(gè)非正弦波,在輸出中,我們只例出調制體三個(gè)諧波分音在調制過(guò)程中頻率的變化,但已經(jīng)很復雜了。
如果發(fā)音體與調制體都負載非正弦波頻率,發(fā)音體本身就已經(jīng)含有多個(gè)泛音結構,加上調制體也含有多個(gè)泛音結構,因此,所調制出來(lái)的邊際頻率就會(huì )顯得更加豐富。
而且,調制了的信號還可以制作下一個(gè)信號。我們可以用兩個(gè)或者更多的振蕩器(或任何產(chǎn)生信號的媒介),將這些振蕩器的輸出信號加以結合,從而形成比較復雜的振幅調制合成技術(shù)。
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